無線設(shè)備和無線設(shè)備的天線的制作方法
【專利摘要】本公開涉及用于支持超過諸如長期演進(jìn)(LTE)的第四代(4G)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率的更高數(shù)據(jù)速率的預(yù)五代(5G)或5G通信系統(tǒng)。更具體地，本公開涉及無線設(shè)備和無線設(shè)備的天線。該天線包括第一輻射器和安裝在無線設(shè)備的蓋部上的第二輻射器，來輻射由第一輻射器輻射的無線信號(hào)，第二輻射器與第一輻射器分離并且面對(duì)第一輻射器。該天線被用于通過減少無線設(shè)備中的天線的空間以及改善天線的性能來減少由于天線中的介電損耗而導(dǎo)致的信號(hào)損失。
【專利說明】
無線設(shè)備和無線設(shè)備的天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開設(shè)及無線設(shè)備的天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足自4G通信系統(tǒng)的部署W來增加的對(duì)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，已經(jīng)進(jìn)行努力 來開發(fā)改善的5G或預(yù)5G(pre-5G)通信系統(tǒng)。因此，5G或預(yù)5G通信系統(tǒng)也被稱為"超4G網(wǎng)絡(luò) (Beyond 4G Network)"或。后LTE系統(tǒng)（Post LTE system)"。
[0003] 5G通信系統(tǒng)被認(rèn)為是在更高頻(毫米波)帶(例如，60G化頻帶）中實(shí)施，W便完成更 高的數(shù)據(jù)速率。為了減少無線電波的傳播損耗并增加傳輸距離，在5G通信系統(tǒng)中討論波束 形成、大規(guī)模多輸入多輸出(massive ΜΙΜΟ)、全維度ΜΙΜΟ(抑-ΜΙΜΟ)、陣列天線、模擬波束形 成、大規(guī)模天線技術(shù)。
[0004] 另外，在5G通信系統(tǒng)中，基于高級(jí)小小區(qū)（advanced small cell)、云無線電接入 網(wǎng)絡(luò)(RAN)、超密網(wǎng)絡(luò)(ultra-dense network)、設(shè)備對(duì)設(shè)備(D2D)通信、無線回程、移動(dòng)網(wǎng) 絡(luò)、協(xié)作通信、協(xié)作多點(diǎn)(CoMP)、接收端干擾消除等等，正在進(jìn)行用于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改善的開發(fā)。
[0005] 在5G系統(tǒng)中，已經(jīng)開發(fā)出作為高級(jí)編碼調(diào)制(ACM)的混合FSK和QAM調(diào)制(FQAM)和 滑動(dòng)窗口疊加編碼（SWSC)，W及作為高級(jí)接入技術(shù)的濾波器組多載波(FBMC)、非正交多址 接入(NOMA)和稀疏碼多址(SCMA)。
[0006] 隨著近年來通信技術(shù)的進(jìn)步，無線設(shè)備已逐漸變得尺寸更小且重量更輕。為了應(yīng) 對(duì)運(yùn)種趨勢(shì)，內(nèi)置天線在無線設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
[0007] 同時(shí)，無線設(shè)備的天線支持各種服務(wù)(例如，第四代(4G)長期演進(jìn)化TE)、全球定位 系統(tǒng)(GPS)、無線保真(Wi-Fi等））。為此，存在對(duì)于減少天線的體積來減少尺寸和重量的研 究。此外，還存在對(duì)于改善無線設(shè)備的天線性能的研究。
[000引作為背景信息呈現(xiàn)W上信息僅僅是為了幫助對(duì)本公開的理解。至于W上任何是 否可W適用為關(guān)于本公開的現(xiàn)有技術(shù)，沒有進(jìn)行確定，也沒有進(jìn)行聲明。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本公開的各方面解決至少上述問題和/或缺點(diǎn)并且提供至少W下所述的優(yōu)點(diǎn)。因 此，本公開的一個(gè)方面提供用于減少在無線設(shè)備內(nèi)所消耗的空間的天線。
[0010] 本公開的另一個(gè)方面是提供用于改善無線設(shè)備的性能的天線。
[0011] 根據(jù)本公開的一個(gè)方面，無線設(shè)備的天線被提供。該天線包括第一福射器，W及安 裝在無線設(shè)備的蓋部上的第二福射器來福射由第一福射器福射的無線信號(hào)，其中，第二福 射器與第一福射器分離并且面對(duì)第一福射器。
[0012] 根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，無線設(shè)備被提供。該無線設(shè)備包括具有第一福射器的 主體和具有第二福射器的蓋部，第二福射器福射由第一福射器福射的無線信號(hào)，其中，第二 福射器面對(duì)第一福射器并且與第一福射器分離。
[0013] 根據(jù)W下結(jié)合附圖來公開本公開的各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，本公開的其它方面、 優(yōu)點(diǎn)和顯著特征將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯然。
【附圖說明】
[0014] 本公開的特定實(shí)施例的W上和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)合附圖的W下描述 變得顯然，其中：
[0015] 圖1是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的無線設(shè)備的框圖；
[0016] 圖2是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的框圖；
[0017] 圖3是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的剖面圖；
[0018] 圖4是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的立體圖和剖面圖；
[0019] 圖5是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的第一天線和第二天線的剖面圖；
[0020] 圖6A、6B、6C和6D是示出了包括根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的無線設(shè)備的結(jié) 構(gòu)的示圖；
[0021] 圖7A和7B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的垂直極化和水平極化的圖表；
[0022] 圖8示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)；
[002引圖9A、9B、9C和9D是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例由天線獲得的增益的圖表；
[0024]圖10示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)；
[002引圖11A和11B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例由天線獲得的增益的圖表；
[0026] 圖12示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)；
[0027] 圖13A和13B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例由天線獲得的增益的圖表；
[0028] 圖14示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)；
[0029] 圖15是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例由天線進(jìn)行發(fā)送/接收波束控制的圖表；
[0030] 圖16A和16B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的增益的圖表;和
[0031] 圖17、18、19、20和21示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的修改的天線的結(jié)構(gòu)。
[0032] 貫穿附圖，相同的參考標(biāo)記將被理解為指代相同的部分、組件和結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 參照附圖的W下的說明被提供用來幫助透徹理解由權(quán)利要求書及其等同所限定 的本公開的各種實(shí)施例。本公開包括各種特定細(xì)節(jié)W幫助理解，但是運(yùn)些將被認(rèn)為僅僅是 示范性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可W對(duì)本文描述的各種實(shí)施例進(jìn)行各種修 改和變化而不脫離本公開的范圍和精神。另外，為了清楚和簡(jiǎn)明起見，可省略對(duì)公知的功能 和結(jié)構(gòu)的描述。
[0034] 在W下說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語和詞語并不限于字面含義，而是，僅僅 被發(fā)明人用來使本公開能夠得到清楚和一致的理解。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，W下 所提供的對(duì)本公開的各種實(shí)施例的描述僅用于說明目的，而不是對(duì)所附權(quán)利要求及其等同 物所限定的本公開進(jìn)行限制的目的。
[0035] 應(yīng)當(dāng)理解，單數(shù)形式"一"，"一個(gè)"和"該"包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非上下文另有明確說 明。因此，例如，提及"一個(gè)組件表面"包括指代一個(gè)或更多運(yùn)樣的表面。
[0036] 本公開的各種實(shí)施例設(shè)及用于通過減少無線設(shè)備中的天線所消耗的空間W及改 善天線的性能來減少由于天線中的介電損耗而導(dǎo)致的信號(hào)損失的天線。
[0037] 無線設(shè)備可W是便攜式電子設(shè)備，諸如具有無線接入功能的智能電話。無線設(shè)備 可W是便攜式終端、移動(dòng)電話、移動(dòng)平板電腦、平板計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)。無線設(shè)備可W是能夠無線接入的媒體播放器、照相機(jī)、揚(yáng)聲器和電視機(jī)。無線設(shè)備可 W是諸如智能手表的可穿戴的電子設(shè)備，諸如可穿戴的頭戴式顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，W 及諸如智能眼鏡的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備。無線設(shè)備可W是銷售點(diǎn)（P0S)設(shè)備或信標(biāo)設(shè)備(beacon device)。無線設(shè)備可W是通過組合上述設(shè)備的兩個(gè)或更多的功能來實(shí)現(xiàn)的設(shè)備。
[0038] 圖1是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的無線設(shè)備的框圖。
[0039] 參考圖1，無線設(shè)備10包括天線100和收發(fā)機(jī)200。天線100向外福射從收發(fā)機(jī)200發(fā) 送的無線信號(hào)，從另一個(gè)源接收信號(hào)并將接收的信號(hào)提供到收發(fā)機(jī)200。在本公開的實(shí)施例 中，天線100可W包括第四代(4G)長期演進(jìn)化TE)的天線，全球定位系統(tǒng)(GPS)天線和Wi-Fi 天線中的一個(gè)。在本公開的實(shí)施例中，天線100可W通過使用毫米波(mmWave)技術(shù)發(fā)送/接 收60千兆赫(G化）的信號(hào)。
[0040] 收發(fā)機(jī)200將要發(fā)射的無線信號(hào)傳遞到天線100,并且接收通過天線100接收的無 線信號(hào)。收發(fā)機(jī)200包括射頻(R巧處理功能和/或基帶(BB)處理功能。
[0041] 收發(fā)機(jī)200通過執(zhí)行信號(hào)頻帶轉(zhuǎn)換、放大等通過無線信道發(fā)送和接收信號(hào)。為此， 收發(fā)機(jī)200將基帶信號(hào)上變頻為RF信號(hào)，并將通過天線100接收到的RF信號(hào)下變頻為基帶信 號(hào)。收發(fā)機(jī)200可W包括發(fā)送濾波器、接收濾波器、放大器、混頻器、振蕩器、數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換 器(DAC)、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)等等。收發(fā)機(jī)200可包括多個(gè)RF鏈。此外，收發(fā)機(jī)200可W 支持波束形成。對(duì)于波束形成而言，收發(fā)機(jī)200可W調(diào)整通過多個(gè)天線或天線元件發(fā)送和/ 或接收的信號(hào)的相位和大小。
[0042] 包括基帶處理功能的收發(fā)機(jī)200根據(jù)系統(tǒng)的物理層協(xié)議在基帶信號(hào)和比特流之間 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，收發(fā)機(jī)200通過編碼和調(diào)制比特流產(chǎn)生復(fù)符號(hào)。此外， 在數(shù)據(jù)接收處理中，收發(fā)機(jī)200通過解調(diào)和解碼基帶信號(hào)恢復(fù)比特流。
[0043 ]收發(fā)機(jī)200可W被稱為發(fā)送單元、接收單元、收發(fā)機(jī)單元或者通信單元。收發(fā)機(jī)200 可W包括基帶處理器和RF處理器?；鶐幚砥骱蚏F處理器中的至少一個(gè)可W包括通信模 塊，W支持不同的通信協(xié)議。另外，基帶處理器和RF處理器中的至少一個(gè)可W包括不同的 通信模塊，W處理不同頻帶的信號(hào)。例如，通信協(xié)議可W包括無線局域網(wǎng)（LAN)(例如，電氣 和電子工程師協(xié)會(huì)（I趾E)802.11)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（例如，LTE)等等。此外，頻帶可包括超高頻 (SHF)(例如，2.5細(xì)Z，5G化)頻帶和毫米波(例如，60G化)頻帶。
[0044] 圖2是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的框圖。它將作為例子來說明被包括在圖1 的天線100中的運(yùn)個(gè)結(jié)構(gòu)。
[0045] 參考圖2,天線100包括第一福射器110和第二福射器120。第一福射器110福射無線 信號(hào)，并用作驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)第二福射器120。第二福射器120面對(duì)第一福射器110并且安 裝到無線設(shè)備的蓋部上W與第一福射器110分離，第二福射器120福射由第一福射器110福 射的無線信號(hào)。第二福射器120用作確定無線信號(hào)的福射方向的導(dǎo)向器。
[0046] 第一福射器110包括饋送單元、地平面和天線方向圖。天線方向圖可W包括陣列天 線方向圖。在本公開的實(shí)施例中，天線方向圖可包括多個(gè)電容禪合方向圖（capacitively coupled pattern)。在本公開的實(shí)施例中，天線方向圖可W包括具有不同極化特性的方向 圖。例如，天線方向圖可W包括倒F天線（IFA)方向圖、偶極天線方向圖、環(huán)形天線方向圖和 螺旋天線方向圖中的至少一個(gè)。
[0047] 在本公開的示范性實(shí)施例中，第一福射器110包括線性福射器。第一福射器110可 被包括在無線設(shè)備10的主體中。例如，第一福射器110可W被包括在內(nèi)置于無線設(shè)備10的主 體中的印刷電路板(PCB)中。
[0048] 在本公開的實(shí)施例中，第二福射器包括非線性福射器（即，非平面福射器或彎曲的 福射器）。第二福射器120可W包括位于無線設(shè)備10的蓋部的預(yù)定位置的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電寄 生貼片。蓋部的預(yù)定位置可基于第一福射器110和第二福射器120之間的分離距離、第二福 射器的曲率半徑、W及對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的波長來確定。該蓋部可包括PCB、娃、低溫共燒陶瓷 化TCC)和液晶聚合物化CP)中的至少一種材料。
[0049] 圖3、4、5、6A、6B、6C和抓是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)的示圖。運(yùn) 些圖示出了例如圖2的第一福射器110和第二福射器120的結(jié)構(gòu)，并且不一定按比例繪制。運(yùn) 里所示的結(jié)構(gòu)僅用于示例的目的，并且可W被修改。
[0050] 圖3是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的剖面圖。圖4是根據(jù)本公開的各種實(shí)施 例的天線的立體圖和剖面圖。
[0051] 參照?qǐng)D3和4,第一福射器110被包括在設(shè)置于無線設(shè)備10的主體中的PCB 12中。第 二福射器120被包括在無線設(shè)備10的蓋部(或外殼）14中。第二福射器120被安裝成與第一福 射器110分離并且面對(duì)第一福射器110來福射由第一福射器110福射的無線信號(hào)。也就是說， 第二福射器是物理上與第一福射器110不接觸的非接觸式福射器。蓋部14可W包括PCB、娃、 LTCC和LCP中的至少一種材料。
[0052] 第一福射器110包括饋送單元、地平面和天線方向圖。天線方向圖福射來自收發(fā)機(jī) 200的無線信號(hào)。在本公開的實(shí)施例中，天線方向圖可W包括陣列天線方向圖。在本公開的 實(shí)施例中，天線方向圖可包括多個(gè)電容禪合方向圖。在本公開的實(shí)施例中，天線方向圖可W 包括具有不同極化特性的方向圖。例如，天線方向圖可W包括IFA方向圖、偶極天線方向圖、 環(huán)形天線方向圖和螺旋天線方向圖中的至少一個(gè)。
[0053] 在本公開的實(shí)施例中，第一福射器110可W包括線性福射器。
[0054] 在本公開的實(shí)施例中，第二福射器120可W包括線性福射器和非線性福射器中的 至少一個(gè)。
[0055] 圖5是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的第一天線和第二天線的剖面圖。
[0056] 參考圖5,第一福射器110是線性福射器，并且第二福射器120是非線性福射器。第 二福射器120可W包括位于蓋部14的預(yù)定位置的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電寄生貼片。導(dǎo)電寄生貼片 的位置可W基于第一福射器110和第二福射器120之間的分離距離d，第二福射器120的曲率 半徑Ra，和對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻率f的波長λ確定。例如，第二福射器120可W與第一福射器 110的表面相距預(yù)定分離距離（例如，0.2~1拉姆達(dá)(λ))，同時(shí)平行于第一福射器110的表 面。
[0057] 圖6A、6B、6C和6D是示出包括根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的無線設(shè)備的結(jié)構(gòu) 的示圖。
[0058] 圖6A是包括根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的無線設(shè)備的頂視圖。圖6B是包括根 據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的無線設(shè)備的透視圖（或Ξ維(3D)視圖）。圖6C是包括根據(jù)本 公開的各種實(shí)施例的天線的無線設(shè)備的側(cè)視圖。圖6D是示出包括根據(jù)本公開的各種實(shí)施例 的天線的無線設(shè)備的蓋部的外部的示圖。
[0化9] 參照?qǐng)D6A、6B、6C和抓，無線設(shè)備10的蓋部14包括第二福射器120。第二福射器120 面對(duì)第一福射器110,并與第一福射器now分離距離化h分離。第一福射器110被包括在PCB 12中，并且PCB 12包括地平面。運(yùn)樣，根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線結(jié)合了蓋部(或外殼） 的一部分作為福射器的一部分來執(zhí)行信號(hào)發(fā)送/接收。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，能夠在無線設(shè) 備的蓋部的特定位置形成導(dǎo)電寄生貼片。例如，導(dǎo)電寄生貼片可W通過雙重注塑（bi? in ject ion molding) 、 3D打印 、激光直接成型化 DS) 等等形成在無線設(shè)備的蓋部的特定位 置。
[0060] 圖7A和7B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的垂直極化和水平極化的圖表。
[0061] 參照?qǐng)D7A和7B，根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線可W依賴于第二福射器120的形 狀支持垂直極化和水平極化。圖7A和7B所示的垂直極化和水平極化的圖表示出了，根據(jù)第 一福射器110和第二福射器120之間的分離距離(例如，0.2拉姆達(dá)(λ)~1拉姆達(dá)(λ))，垂直 極化和水平極化關(guān)于特定頻帶(例如，60G化）的無線信號(hào)是不同的。表1示出根據(jù)第一福射 器110和第二福射器120之間的分離距離化h，對(duì)于水平極化在頻率上的增益特性。
[0062] 表 1
[0063]
?0064]圖8示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)。
[0065] 參考圖8,第二福射器120具有關(guān)于第一福射器110的對(duì)稱的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在此，對(duì)稱 意味著第二福射器120平行于第一福射器110的表面，并且對(duì)準(zhǔn)意味著第一福射器110的中 屯、位置與非線性蓋部14的中屯、位置對(duì)準(zhǔn)。第二福射器120與第一福射器110分離距離d，并且 包括第二福射器120的非線性蓋部14具有曲率半徑Ra。第二福射器120具有長度Zp。
[0066] 圖9A、9B、9C和9D是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例由天線獲得的增益的圖表。
[0067] 參考圖9A，如果蓋部14的曲率半徑Ra為3mm，垂直極化增益基于d/λ，即分離距離d 與波長λ的比率。例如，如果d/λ是0.12，垂直極化增益約為5.4dBi。如果d/λ是0.24，垂直極 化增益約為6.6地i。如果d/λ是0.36，垂直極化增益約為5.8dBi。在本公開的實(shí)施例中，分離 距離d(即，第一福射器110和第二福射器120之間的距離)與波長λ的比率d/λ可W在0.02到 0.4的范圍內(nèi)。
[006引參考圖9Β，垂直極化增益基于比率RaA，即，曲率半徑Ra與波長λ的比率。例如，如 果比率Ra/λ是0.8，垂直極化增益約為6.3地i。如果RaA是1，垂直極化增益約為5.9地i。如 果RaA是1.2，垂直極化增益約為5.8地i。因此，曲率半徑與波長的比率RaA不會(huì)對(duì)設(shè)備的 設(shè)計(jì)具有顯著影響。
[0069] 參考圖9C，如果蓋部14的曲率半徑Ra為3mm，垂直極化增益基于Ζρ/λ，即長度Zp (即，第二福射器120)與波長λ的比率。例如，如果卻/λ是0.092，垂直極化增益約為5.6地i。 如果卻A是0.156、0.176、0.192或0.212，垂直極化增益約為6.1地i。如果卻A是0.272，垂 直極化增益約為5.4地i。在本公開的實(shí)施例中，長度卻與波長λ的比率卻A可W是在0.1到 0.3的范圍內(nèi)。
[0070] 參考圖9D，如果蓋部14的曲率半徑Ra為5mm，垂直極化增益基于Ζρ/λ，即長度Zp (即，第二福射器120)與波長λ的比率。例如，如果卻A是ο. 092，垂直極化增益約為5.6地i。 如果卻A是0.156、0.176、0.192或0.212，垂直極化增益約為5.8地i。如果卻A約為0.272， 垂直極化增益約為5.4地i。在本公開的實(shí)施例中，長度卻與波長λ的比率卻A可W是在0.1 到O.3的范圍內(nèi)。
[0071] 圖10示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)。
[0072] 參考圖10,第二福射器120具有關(guān)于第一福射器110的對(duì)稱不對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在此，對(duì)稱 意味著第二福射器120的表面平行于第一福射器110的表面，并且不對(duì)準(zhǔn)意味著第一福射器 110的中屯、位置不與非線性蓋部14的中屯、位置對(duì)準(zhǔn)。第二福射器120與第一福射器110分離 距離d，并且包括第二福射器120的非線性蓋部14具有曲率半徑Ra。第二福射器120位于蓋部 14的中屯、位置。第一福射器110的中屯、位置從蓋部14的中屯、位置偏離距離Zmisal。
[0073] 圖11A和11B是示出通過根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線獲得的增益的圖表。
[0074] 參考圖11A，如果蓋部14的曲率半徑Ra為3mm，垂直極化增益基于d/λ，即分離距離d 與波長λ的比率。例如，如果d/λ是0.12，垂直極化增益約為5dBi。如果d/λ是0.24，垂直極化 增益約為6.3地i。如果d/λ是0.36，垂直極化增益約為5.5地i。在本公開的實(shí)施例中，分離距 離d(即，第一福射器110和第二福射器120之間的距離）與波長λ的比率d/λ可W在0.02到 0.4的范圍內(nèi)。
[00巧]參考圖11Β，垂直極化增益基于Zmisal/λ，即未對(duì)準(zhǔn)距離Zmisal (即，第一福射器 110的中屯、位置和蓋部14的中屯、位置的距離）與波長λ的比率。例如，如果ZmisalA是0.02， 垂直極化增益約為5.95dBi。如果ZmisalA是0.06，垂直極化增益約為5.82dBi。如果 ZmisalA是0.1，垂直極化增益約為5.64地i。
[0076] 圖12示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)。
[0077] 參考圖12,第二福射器120具有關(guān)于第一福射器110的不對(duì)稱對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在此，不對(duì) 稱意味著第二福射器120不平行于第一福射器110的表面，并且對(duì)準(zhǔn)意味著第一福射器110 的中屯、位置與非線性蓋部14的中屯、位置對(duì)準(zhǔn)。包括第二福射器120的非線性蓋部14具有曲 率半徑Ra。第二福射器120的中屯、位置從蓋部14的中屯、位置向下偏移距離dz。
[0078] 圖13A和13B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例由天線獲得的增益的圖表。
[0079] 參考圖13A，如果蓋部14的曲率半徑Ra為3mm，垂直極化增益基于dz/λ，即距離dz (即，第二福射器120的中屯、位置與蓋部14的中屯、位置之間的距離)與波長λ的比率。例如，如 果dzA是0.12，垂直極化增益約為5.1地i。如果dzA是0.18，垂直極化增益約為6.1地i。如 果dzA是0.24，垂直極化增益約為6.3地i。如果dzA是0.36，垂直極化增益約為5.5地i。在 本公開的實(shí)施例中，比率dzA，即距離dz(即，第二福射器120的中屯、位置與蓋部14的中屯、位 置之間的距離)與波長λ的比率可W被確定在0.02到0.4的范圍內(nèi)。
[0080] 參考圖13Β，如果蓋部14的曲率半徑Ra是4mm，垂直極化增益基于dz/λ，即距離dz (即，第二福射器120的中屯、位置與蓋部14的中屯、位置之間的距離)與波長λ的比率。例如，如 果dzA是0.12，垂直極化增益約為5.4地i。如果dzA是0.18，垂直極化增益約為6.1地i。如 果dzA是0.24，垂直極化增益約為6.3地i。如果dzA是0.36，垂直極化增益約為5.5地i。在 本公開的實(shí)施例中，距離dz(即，第二福射器120的中屯、位置與蓋部14的中屯、位置之間的距 離)與波長λ的比率dzA可W被確定在0.02到O.4的范圍內(nèi)。
[0081] 圖14示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的天線的結(jié)構(gòu)。
[0082] 參考圖14,第二福射器120具有關(guān)于第一福射器110的不對(duì)稱不對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在此，不 對(duì)稱意味著第二福射器120不平行于第一福射器110的表面，并且不對(duì)準(zhǔn)意味著第一福射器 110的中屯、位置與非線性蓋部14的中屯、位置不對(duì)準(zhǔn)。包括第二福射器120的非線性蓋部14具 有曲率半徑Ra。第二福射器120的中屯、位置從蓋部14的中屯、位置向下偏移距離dz。第一福射 器110的中屯、位置從從蓋部14的中屯、位置向下偏移距離Zmisa(例如，0.8)。角度theta(9)由 原點(diǎn)在第二福射器120的中屯、位置并且平行于原點(diǎn)在蓋部14的中屯、位置的軸的軸W及與第 二福射器120的中屯、位置正交的軸形成。無線信號(hào)在W運(yùn)種方式形成的角度內(nèi)福射。例如， 如果無線信號(hào)通過波束形成福射，波束控制可W在形成的角度內(nèi)實(shí)現(xiàn)(例如，20度(°))。
[0083] 圖15是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例由天線進(jìn)行發(fā)送/接收波束控制的圖表。
[0084] 參考圖15，如果蓋部14的曲率半徑Ra是3mm，角度theta(目）（由原點(diǎn)在第二福射器 120的中屯、位置并且平行于原點(diǎn)在蓋部14的中屯、位置的軸的軸W及與第二福射器120的中 屯、位置正交的軸形成)依賴于dzA，即距離dz(即，第二福射器120的中屯、位置與蓋部14的中 屯、位置之間的距離)與波長λ的比率。例如，如果dzA是0.02,角度theta(目)是89度。如果dz/ 入是0.06，角度theta(目）是91度。如果dz/λ是0.1，則角度theta (目)是96。如果dzA是0.16，角 度theta(0)為109度。在一個(gè)實(shí)施例中，差值dz與波長λ的比率dzA可W被確定在0.02到0.4 的范圍內(nèi)。
[0085] 圖16A和16B是示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線的增益。
[0086] 參考圖16A，水平極化增益通過包括在無線設(shè)備的主體中的天線示出在預(yù)定的頻 帶（例如，60GHz)上。點(diǎn)ml表示當(dāng)無線設(shè)備的主體與蓋部禪接時(shí)的水平極化增益（- 8.7304地），點(diǎn)m2表示當(dāng)無線設(shè)備的主體從蓋部分離（例如，0.7毫米)時(shí)的水平極化增益(- 5.3096地）。
[0087] 參考圖16B，垂直極化增益通過包括在無線設(shè)備的主體中的天線示出在預(yù)定的頻 帶(例如，60G化)上，并且第二福射器包括在蓋部中。點(diǎn)ml表示當(dāng)無線設(shè)備的主體與蓋部禪 接時(shí)的垂直極化增益（-6.7389地），點(diǎn)m2表示當(dāng)無線設(shè)備的主體從蓋部分離（例如，0.7毫 米)時(shí)的垂直極化增益(-6.0448地）?？蒞看出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的天線與相關(guān)技術(shù) 的天線相比垂直極化具有1.9地i (8.7304地-6.7389地)的改進(jìn)。
[0088] 圖17、18、19、20和21示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的修改的天線的結(jié)構(gòu)。
[0089] 參考圖17,第一福射器110包括在無線設(shè)備10的主體的PCB 12中，并且兩個(gè)福射器 121和122包括在蓋部14中。波束被福射的角度可依賴于第一福射器110和第二福射器121和 122的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。福射器121福射由第一福射器110所福射的作為波束標(biāo)識(shí)ID 1的波束， 使得波束ID 1被提供給無線設(shè)備20。福射器122福射從第一福射器110福射的作為波束ID 2 的波束，使得波束ID 2被提供給無線設(shè)備30。
[0090] 參考圖18,第一福射器(或驅(qū)動(dòng)器）110被包括在無線設(shè)備10的PCB 12中。例如，第 一福射器110設(shè)置在PCB 12的邊緣。第二福射器(或?qū)蚱?120被包括在無線設(shè)備10的蓋部 (或外殼）14中。第一福射器110和第二福射器120構(gòu)成陣列天線用于支持多波束發(fā)送/接收。 為此，第一福射器110包括多個(gè)天線方向圖，其具有在其中第一天線方向圖110A和第二天線 方向圖110B被重復(fù)的結(jié)構(gòu)，并且第二福射器120包括多個(gè)寄生貼片，其具有在其中第一寄生 貼片120A和第二寄生貼片120B被重復(fù)的結(jié)構(gòu)。第一寄生貼片120A被安裝在蓋部14的上部和 下部兩者之上。第二寄生貼片120B被安裝在蓋部14的上部上。第一天線方向圖110A和第一 寄生貼片120A是水平極化化P)元件，第二天線方向圖IlOB和第二寄生貼片120B是垂直極化 (VP)元件。
[0091 ]例如，一對(duì)第一天線方向圖110A-1和第一寄生貼片120A-1，一對(duì)第一天線方向圖 的110A-2和第一寄生貼片120A-2，和一對(duì)第一天線方向圖110A-3和第一寄生貼片120A-3是 HP天線元件。此外，一對(duì)第一天線方向圖110A-4和第一寄生貼片120A-4, 一對(duì)第一天線方向 圖110A-5和第一寄生貼片120A-5，一對(duì)第一天線方向圖的110A-6和第一寄生貼片120A-6， 一對(duì)第一天線方向圖110A-7和第一寄生貼片120A-7,和一對(duì)第一天線方向圖110A-8和第一 寄生貼片120A-8是HP天線元件。
[0092] 例如，一對(duì)第二天線方向圖110B-A和第二寄生貼片120B-A，一對(duì)第二天線方向圖 110B-B和第二寄生貼片120B-B，和一對(duì)第二天線方向圖110B-C和第二寄生貼片120B-A是VP 天線元件。此外，一對(duì)第二天線方向圖110B-D和第二寄生貼片120B-D，一對(duì)第二天線方向圖 110B-E和第二寄生貼片120B-E，一對(duì)第一天線方向圖110B-F和第二寄生貼片120B-F，一對(duì) 第二天線方向圖110B-G和第二寄生貼片120B-G，和一對(duì)第二天線方向圖110B-H和第一寄生 貼片120B-H是VP天線元件。
[0093] 多個(gè)天線方向圖和多個(gè)寄生貼片可W用作如W下表2所示的陣列天線。
[0094] 表 2
[0095]
[0096] 在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，天線元件A至D被用于波束ID 1的垂直極化，且天線元 件1至4被用于波束ID 1的水平極化。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，天線元件A至D被用于波束 ID 2的垂直極化，且天線元件1至4被用于波束ID 2的水平極化。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中， 天線元件A至Η被用于波束ID 3的垂直極化，且天線元件1至8被用于波束ID 3的水平極化。
[0097] 參考圖19,第一福射器110被包括在無線設(shè)備10的PCB 12中。第二福射器120被包 括在無線設(shè)備10的蓋部(或外殼）14中。第二福射器120面對(duì)第一福射器110并且與第一福射 器110分離安裝，第二福射器120福射由第一福射器110福射的無線信號(hào)。也就是說，第二福 射器120是與第一福射器110不接觸的非接觸式福射器。蓋部14可W包括PCB、娃、LTCC和LCP 中的至少一種材料。
[009引金屬外殼16位于蓋部14之外，并且圍繞蓋部14。金屬外殼16包括開口 130。開口 130 位于對(duì)應(yīng)于第二福射器120的位置，并且提供了由第二福射器120福射的無線信號(hào)的傳遞路 徑。
[0099]在本公開的實(shí)施例中，第一福射器110包括饋送單元、地平面和天線方向圖。天線 方向圖福射來自收發(fā)機(jī)200的無線信號(hào)。天線方向圖可W包括陣列天線方向圖。在本公開的 實(shí)施例中，天線方向圖可包括多個(gè)電容禪合方向圖。在本公開的實(shí)施例中，天線方向圖可W 包括各自具有不同極化特性的方向圖。例如，天線方向圖可W包括IFA方向圖、偶極天線方 向圖、環(huán)形天線方向圖和螺旋天線方向圖中的至少一個(gè)。
[0100] 在本公開的實(shí)施例中，第一福射器110可包括線性福射器。
[0101] 在本公開的實(shí)施例中，第二福射器120可W包括線性福射器和非線性福射器中的 至少一個(gè)。第二福射器120可包括位于蓋部14的預(yù)定位置的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電寄生貼片。導(dǎo)電 寄生貼片的位置可W基于第一福射器110和第二福射器120之間的分離距離d，第二福射器 120的曲率半徑Ra，和對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻率f的波長λ確定。例如，第二福射器120可W與第 一福射器110的表面相距預(yù)定分離距離(例如，〇.2λ~U)，同時(shí)平行于第一福射器110的表 面。
[0102] 參考圖20,安裝到無線設(shè)備10的上部分的揚(yáng)聲器用作第二福射器120,且標(biāo)識(shí) "SAMSUN護(hù)用作第一福射器110。在本公開的實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)"SAMSUN護(hù)的一部分可W用作第 一福射器110。由于根據(jù)相關(guān)技術(shù)的無線設(shè)備10的元件被如上所述用作天線結(jié)構(gòu)的一部分， 所W無線設(shè)備內(nèi)的空間可W增加，并且信號(hào)損失可W降低。
[0103] 參考圖21，第一福射器110被包括在無線設(shè)備10中的PCB中。第二福射器120被包括 在無線設(shè)備10的蓋部(或外殼）14中。面對(duì)第一福射器110的第二福射器120與第一福射器 110分離安裝并且福射由第一福射器110福射的無線信號(hào)。連接器140連接第一福射器110和 第二福射器120。連接器140傳遞電流，并且不會(huì)影響諧振頻率。采用運(yùn)種天線結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)周 期天線被配置。
[0104] 如上所述，本公開的各種實(shí)施例提出具有W下結(jié)構(gòu)的天線，該結(jié)構(gòu)中結(jié)合了基于 無線設(shè)備的蓋部(或外殼）的天線和基于包括在主體內(nèi)的PCB的天線。本公開的各種實(shí)施例 在無線設(shè)備的蓋部上形成福射器的一部分，并因此增加了在無線設(shè)備中的空間。此外，本公 開的各種實(shí)施例將福射器的一部分形成在無線設(shè)備的蓋部，并因此與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的僅具 有在主體的PCB上形成的福射器的天線相比增加了信號(hào)吞吐量。
[0105] 雖然已經(jīng)參照本公開的各種實(shí)施例對(duì)本公開進(jìn)行了圖示和描述，但是本領(lǐng)域的技 術(shù)人員將會(huì)理解，可W在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變而不脫離本公開的精神和范圍，本公 開的精神和范圍是由所附權(quán)利要求及其等同物定義的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無線設(shè)備的天線，其特征在于該天線包括： 第一福射器;和 安裝在無線設(shè)備的蓋部上的第二輻射器，來輻射由第一輻射器輻射的無線信號(hào)， 其中，第二福射器與第一福射器分離并且面對(duì)第一福射器。2. 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于第一輻射器包括： 饋送單元； 地平面;和 天線方向圖。3. 如權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于天線方向圖包括陣列天線方向圖。4. 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于第一輻射器包括線性輻射器。5. 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于第一輻射器位于無線設(shè)備的主體中，或者 其中第一輻射器位于無線設(shè)備的主體的印刷電路板PCB上。6. 如權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于第二輻射器包括非線性輻射器。7. 如權(quán)利要求6所述的天線，其特征在于第二輻射器包括位于無線設(shè)備的蓋部的預(yù)定 位置中的導(dǎo)電寄生貼片。8. 如權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于導(dǎo)電寄生貼片的位置基于第一輻射器和第二 輻射器之間的分離距離、第二輻射器的曲率半徑、以及對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻率的波長來確 定。9. 如權(quán)利要求8所述的天線，其特征在于寄生貼片的長度Zp與對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻率 的波長λ的比率Ζρ/λ被確定在〇. 1到0.3的范圍內(nèi)，以及 其中第二輻射器的中心位置與蓋部的中心位置之間的距離dz與對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻 率的波長λ的比率dz/λ被確定在〇. 02到0.4的范圍內(nèi)。10. 如權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于蓋部包括印刷電路板PCB、硅、低溫共燒陶瓷 LTCC和液晶聚合物L(fēng)CP中的至少一種材料。11. 一種無線設(shè)備，其特征在于包括： 具有第一輻射器的主體;和 具有第二輻射器的蓋部，第二輻射器輻射由第一輻射器輻射的無線信號(hào)， 其中，第二福射器面對(duì)第一福射器并且與第一福射器分離。12. 如權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其特征在于第一輻射器包括： 饋送單元； 地平面;和 天線方向圖。13. 如權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其特征在于天線方向圖包括陣列天線方向圖。14. 如權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其特征在于第一輻射器包括線性輻射器，并且 第二福射器包括非線性福射器。15. 如權(quán)利要求14所述的無線設(shè)備，其特征在于第一輻射器被包括在無線設(shè)備的主體 的印刷電路板PCB中。16. 如權(quán)利要求15所述的無線設(shè)備，其特征在于第二輻射器包括位于無線設(shè)備的蓋部 的預(yù)定位置中的導(dǎo)電寄生貼片。17. 如權(quán)利要求16所述的無線設(shè)備，其特征在于導(dǎo)電寄生貼片的位置基于第一輻射器 和第二輻射器之間的分離距離、第二輻射器的曲率半徑、以及對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻率的波 長來確定。18. 如權(quán)利要求17所述的無線設(shè)備，其特征在于寄生貼片的長度Zp與對(duì)應(yīng)于無線信號(hào) 的頻率的波長λ的比率Ζρ/λ被確定在〇. 1到〇. 3的范圍內(nèi)，以及 其中第二輻射器的中心位置與蓋部的中心位置之間的距離dz與對(duì)應(yīng)于無線信號(hào)的頻 率的波長λ的比率dz/λ被確定在〇. 02到0.4的范圍內(nèi)。19. 如權(quán)利要求16所述的無線設(shè)備，其特征在于蓋部包括印刷電路板PCB、硅、低溫共燒 陶瓷LTCC和液晶聚合物L(fēng)CP中的至少一種材料。20. 如權(quán)利要求16所述的無線設(shè)備，其特征在于還包括： 圍繞蓋部的金屬外殼， 其中金屬外殼包括位于對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電寄生貼片的位置處的開口，用于提供由第二輻射器 輻射的無線信號(hào)的傳遞路徑。
【文檔編號(hào)】H01Q1/24GK205429148SQ201520821714
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日
【發(fā)明人】洪源斌, 白光鉉, 高勝臺(tái)
【申請(qǐng)人】三星電子株式會(huì)社